[發明專利]氣動剛柔性彎曲關節

有效

• 申請號: 200710067065.8
• 申請日: 2007-02-07
• 公開（公告）號: CN101239468A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 張立彬;錢少明;楊慶華;高峰;鮑官軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 黃美娟;袁木棋

(一)技術領域

本發明涉及一種氣動剛柔性彎曲關節，適用于制作機械靈巧手的場合。

(二)背景技術

機械靈巧手的設計是機器人設計中關鍵技術之一，關節的靈敏性和關節結構的復雜程度直接決定機械手的結構和尺寸。傳統的靈巧手設計大都采用純機械結構，利用電機或者液壓作為驅動，利用機械部件作為執行端，其主要缺點是需要電機、傳動裝置等輔助機構，外形尺寸大，結構復雜，控制困難，影響實施效果。也有提出氣動關節，如發明專利號ZL200410017444.2，專利名稱是氣動柔性彎曲關節的發明專利，公開了一種氣動柔性彎曲關節，由左端蓋、右端蓋、橡膠管、螺旋鋼絲、約束鋼絲組成，橡膠管通過強力膠與左端蓋及右端蓋密封連接，在橡膠管的內壁安裝了螺旋鋼絲，約束鋼絲安裝在橡膠管一側的管壁中，壓縮氣體從右端蓋通入橡膠管的內腔，由于螺旋鋼絲和約束鋼絲的作用，整個關節向約束鋼絲的方向發生彎曲。其缺點是：當充氣時彎曲關節向約束鋼絲側彎曲；但是當關節受到垂直于彎曲運動平面的外載荷時，由于橡膠管具有易變形的特點，關節朝該外載荷方向會產生彎曲變形。換言之，關節的彎曲方向不僅與是否充氣有關，而且與所受外載荷的方向有關，由此，關節的正確位姿控制實現難度大，相應的控制算法復雜。

(三)發明內容

為了克服已有技術中氣動彎曲關節受到外載荷作用時會產生彎曲變形，控制復雜不便的不足，本發明提供一種受到外載荷作用時不會產生彎曲變形、控制方便的氣動剛柔性彎曲關節。

本發明的技術方案是：

一種氣動剛柔性彎曲關節，包括左、右兩個端蓋、環形橡膠管、約束鋼絲、嵌套在所述的橡膠管管壁中的螺旋鋼絲，所述的橡膠管兩端分別與兩個端蓋密封連接，所述的端蓋上開有與大氣連通的通孔，所述的約束鋼絲安裝在橡膠管一側的管壁中，且所述的約束鋼絲與所述的螺旋鋼絲的匝纏繞固定，所述的環形橡膠管內固接有鏈條，所述的鏈條由前后端依次鉸接的鏈片組成，所述的約束鋼絲處在所述的鏈片構成的平面的延伸面。

所述的鏈條的兩端分別與左、右兩個端蓋連接。

所述的鏈條的兩端通過固定銷與左、右兩個端蓋鉸接。

所述的左端蓋通過螺紋孔與進氣管接頭連接。

所述的鏈片通過連接銷鉸接。

本發明的工作原理是：將進氣管接頭與高壓氣源以及氣動壓力比例閥連接，打開高壓氣源開關，高壓氣體通過進氣管接頭通向橡膠管內部，高壓氣體使得橡膠管發生伸長變形，由于螺旋彈簧和約束鋼絲的約束作用，橡膠管只能向約束鋼絲的一側彎曲。另一方面：鏈片和連接銷構成一個剛性構件，通過固定銷分別與左右端蓋相連接，該剛性構件的剛性較大；當關節未彎曲時，該剛性構件處于彎曲不伸直狀態；當關節處于最大彎曲角度時，該剛性構件處于完全伸直狀態。當受到垂直于彎曲運動平面的外載荷作用時，由于鏈片和連接銷構成的剛性構件的剛度大，彎曲關節不產生相應的彎曲變形。總之，由于關節內腔設置了鏈片式剛性結構，使得關節受到外載荷作用時，關節只可能朝約束鋼絲所在一側彎曲，不會有其他方向的附加變形，從而達到模擬人類手指彎曲關節運動的目的。

本發明所述的氣動剛柔性彎曲關節的有益效果主要表現在：在橡膠管內增設了剛性的鏈條，關節只可能朝約束鋼絲所在一側彎曲，不會有其他方向的附加變形，使氣動彎曲關節受到外載荷作用時不會產生彎曲變形，控制方便。

(四)附圖說明

圖1是本發明氣動剛柔性彎曲關節的未彎曲時的結構示意圖。

圖2是本發明氣動剛柔性彎曲關節的彎曲時的結構示意圖。

(五)具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

參見附圖：一種氣動剛柔性彎曲關節，包括左端蓋1、右端蓋2、環形橡膠管3、約束鋼絲4、嵌套在所述的橡膠管管壁中的螺旋鋼絲5，所述的橡膠管兩端分別與兩個端蓋密封連接，所述的端蓋上開有與大氣連通的通孔，所述的約束鋼絲4安裝在橡膠管一側的管壁中，且所述的約束鋼絲4與所述的螺旋鋼絲5的匝纏繞固定，所述的環形橡膠管內固接有鏈條，所述的鏈條的兩端通過固定銷6與左、右兩個端蓋鉸接，所述的鏈條由前后端依次通過連接銷7鉸接的鏈片8組成，所述的約束鋼絲4處在所述的鏈片8構成的平面的延伸面。

所述的左端蓋1通過螺紋孔與進氣管接頭9連接。